數字音樂各種高保真音樂格式揭密
DVD-Audio
DVD-Audio是以DVD(DigitalVersatileDisc,數字多用途光盤)作為儲存介質的新音樂媒體,于1999年3月出臺。采樣方式為LPCM(LinearPulseCodeModulation,線性脈沖編碼調制),可選擇采用MLP(MeridianLosslessPacking,無損壓縮音頻)技術減少龐大的信息容量。DVD-Audio的采樣率有44.1KHz、48KHz、88.2KHz、96KHz、176.4KHz和192KHz等,可以16Bit、20Bit、24Bit精度量化,使用立體聲錄制時最大信息流量可達192KHz、24Bit,當采用5.1聲道錄制時最大采樣率可達96KHz.DVD-Audio如此高的采樣率最大的好處在于不需要繁復的超采樣運算就可以得到正確的音樂信號波形,另一個好處是減少Jitter對音質的影響。DVD-Audio碟片目前的價位大概也在數百元左右。
SACD(SuperAudioCompactDisc)
SACD是索尼提出的以DVD為儲存媒體的下一代音樂儲存規格。SACD的最大特色在于摒棄PCM,改用Delta-SigmaModulation(△-∑調制,噪聲修整技術),它是PWM(PulseWidthModulation,脈沖寬度調制)的一種。其實Delta-SigmaModulation是很常見的技術,低價的CD播放器、床頭音響、CD隨身聽、聲卡都是先將PCM信號經過Delta-SigmaModulation然后再轉為模擬信號的。
Delta-SigmaModulation可以用較低的成本和比較少的數字濾波器達到較高品質的聲音水準,因此大受歡迎,飛利浦的Bitstream(比特流)也屬此類技術。索尼將其改良的Delta-SigmaModulation技術命名為DSD(DirectStreamDigital,直接流數字)。PWM不同于PCM采樣,是以信號振幅大小為主,而且改為記錄目前信息數值大于或是小于前一個信息,是相當復雜的技術。
SACD使用DSD的最大好處是從錄音到播放全部都以Delta-SigmaModulation處理數字信號,不用在錄音時先用PWM采樣再轉回PCM儲存,放音時又要把PCM經過PWM處理再經轉回模擬信號的層層手續(聽起來很笨,可是絕大部分的CD都是這樣工作的),因此可以降低失真。
SACD同樣也有立體聲和5.1聲道的規格。由于SACD并非PCM編碼,不需要多Bit儲存振幅,只要1個Bit就夠了,且采樣率高達2822400Hz.SACD如同DVD-Audio有單面單層和單面雙層的規格,比較特殊的是混合光盤(HybridDisc),此種格式第一層信息與普通CD相同,可以放到CD播放器中播放,第二層則是存放正宗的DSD信號,供SACD播放器播放。
DTSCD
DTSCD的信息格式與一般CD相同,都是16Bit、44.1KHz,可是記錄的信息內容不是PCM采樣信號,而是經過DTS(DigitalTheaterSystems)編碼后的5.1聲道信號。DTSCD欣賞時必須將CD轉盤的數字輸出接至支持DTS的解碼器才能獲得5.1聲道模擬信號。由于DTSCD格式與普通CD相同,因此與HDCD、XRCD一樣都可以用普通的方法復制。
名詞解釋
Dither:是數字音樂處理上非常神奇的技巧,目的是通過用少數的Bit達到與較多Bit同樣的聽覺效果,方法是在最后一個Bit(LSB)上動“手腳”。例如用16Bit記錄聽起來好似20Bit的信息,聽到原先16Bit無法記錄的微小信息。舉例來說,現在我有個20Bit的采樣信息,現在想將其存為16Bit的信息格式,最簡單的轉換方式就是直接把后面4個Bit去掉,但是這樣就失去用20Bit錄音/混音的意義。比較技巧性的方法是在第17~20Bit中加入一些噪音,這段噪音就叫做Dither.這些噪音加入后,可能會進位而改變第16個Bit的信息,然后我們再把最后4個Bit刪掉,這個過程我們稱為redithering,用意是讓后面4個Bit的數據線性地反映在第16個Bit上。由于人耳具有輕易將噪音與樂音分離的能力,所以雖然我們加入了噪音,實際上我們卻聽到了更多音樂的細節。
我們通過一個比喻來讓大家了解Dither:我們通過手指間的細縫只能看到眼前部分的圖像,但是如果前后揮動手掌,就可以通過不同時刻看到的整個圖像的各個部份,從而在大腦中建構出完整的圖形信息,這就是大腦神奇的地方。Dither與此類似,但不是簡單的理論就可以說得清楚的。在眾多的Dither技術中,索尼(SONY)公司的SBM(SuperBitMapping,超級數碼映像)、LIVESTUDIORECORDINGS的ULTRAMATRIXPROCESSING(超級矩陣處理)都是專攻20Bit轉16Bit的技術。Dither的數字音訊處理用途非常廣泛,凡是兩個波形的相加、振幅的縮放、Normalize都會用到。現在的錄音室已經發展到24Bit錄音,在這個音樂CD還是主流儲存媒體的時代,Dither還是非常重要的技術。順便提一下,在影像處理領域,將24Bit的全彩圖像以16Bit的高彩畫面顯示也會用到Dither的技術。
Jitter:一般翻譯作時基誤差,是數字音訊播放音質劣化的原因之一。Jitter會造成聲音的改變,成因并非振幅信息本身的錯誤,而是時間部分出錯。在前文數字化的過程中我們知道一個采樣點包括振幅和時間這兩項信息,而Jitter造成振幅沒有在準確的時間呈現出來就使得波形扭曲。在普通的CD唱機中,由于讀取機構是由信息流量來判斷轉速是否合適,而電路的工作時基又是以讀出的一連串數字信號的多少來決定,因此當轉速不穩定時,每秒讀出的信息數量就有誤差,而電路工作時基就受到影響,由電路工作時間所決定的各個采樣點的出現時間與實際的時間就產生誤差,這就是Jitter的成因之一。還有很多影響工作時脈的因素可能造成Jitter,例如音樂CD的重量與厚度是否均勻影響轉動穩定性、反射面的材質、石英震蕩的品質、CD轉盤到DAC解碼器之間的連接線都會造成Jitter.避免Jitter發生最直接的方法就是re-clock,將接收的數字信號先存到緩沖存儲器中,在精確的時鐘工作下重新送出這些數字信號,并且讓后續的數字電路以這個時鐘為工作基準。有些Hi-End器材使用不同于普通S/PDIF的單線數字傳輸接口,加入了包含時鐘信號的接線。而S/PDIF將工作時基信息藏在信息的變化中,因此信息流量會影響工作時脈。
為了讓讀者對Jitter有更深刻的認識,筆者在此提出一個相關實驗:準備一張音樂CD,通過這張母盤再復制一張音樂CD,然后用抓音軌軟件檢查確保這兩張音樂CD的信息內容相同。可是,放入CD唱機中聆聽時卻發現兩張CD的音質還是有很大差異。開始筆者猜測是因為CD唱機的讀取機制不如計算機光驅精確,嘗試用DigitalAudioLabs公司出品的專業聲卡CardDeluxe錄制從CD唱機數字輸出(SPDIFOut)的數字錄音信號,再經過多次對比,我們發現數字錄音的結果與直接抓音軌的信息內容相同,也就是說CD唱機讀取信息內容并沒有問題,而影響音質的主要原因就是Jitter——單位時間信息流量不穩定的變動造成Jitter,但這些信息內容本身并沒有出錯,因此不能單從數字錄音的信息發現錯誤。
- 上一篇:偏極光之妙用--蝴蝶的求偶
- 下一篇:載人航天要攻克哪些科技難關(上)
- 四瓶礦泉水重量背起就走 “空調背心”投放市場
- 首個實體商業數字化開放平臺誕生
- 海綿城市 更綠色更環保
- 北京首條磁懸浮列車在軌測試
- 超高速無線通信技術亮相京津城際高鐵
- ITER大型超導磁體系統首個部件在中國研制成功
- 奶牛有健康的乳房 您才能喝上一杯好奶
- 國家大科學裝置東方超環刷新世界紀錄
- 全球首列虛擬軌道列車面世 示范線路有望明年商業運營
- 想吃蝦又過敏?好消息:益生菌可緩解對蝦食物過敏
- 載重240噸礦車問世
- 服裝、家電無縫銜接 海爾發布RFID衣物識別標準
- 美國家科學院報告支持基因編輯人類胚胎
- 日本擬2023年實現5G全國覆蓋 加速普及自動駕駛
- 中俄合作 中國重型直升機呼之欲出
- 寧波材料所利用石墨烯研制出千瓦級鋁空氣電池
- “黑科技”閃耀2017 CES亞洲展
- 高鐵上打電話、上網不再“鬧心”了
- 新復合催化劑可高效分解水制氫
- 新型發電布料可為電子產品充電
- 環保3D打印筆:“吃”塑料瓶,“吐”好玩意兒
- 日人形機器人“EMIEW3”開始實證試驗
- 便攜無人機:折疊后不足A4紙大
- 全新升級實心自行車胎
- 無鞋帶包裹式運動鞋
- 噴霧式節水龍頭
- 緊急AA電池充電器
- 有GPS追蹤功能狗項圈
- EL轉向騎行手套
- 生物充電器插到花盆土壤里 給手機續航
- 幫助小朋友學習電路的智能模塊
- 為電池塊準備的移動電源盒
- 新奇有趣的手表HALOGRAPH
- 送餐無人機,天上真的會掉餡兒餅嗎
- 新款寶馬7系將支持無人自動泊車
- 墨水屏保護套讓iPhone瞬間變Yotaphone
網友關注
- 為你揭開ICU的神秘面紗
- 新血液檢測法能診斷多種早期癌癥
- 動物衛士劉秀梵:“擒”病于未然
- 源遠流長的機器人
- 心臟為何很少得癌
- 首個實體商業數字化開放平臺誕生
- 千里之行 始于足下
- 人類制造的最后一臺機器?
- 打破物理規律的怪石頭
- 血液干細胞逆轉Ⅰ型糖尿病新療法
- 關燈玩手機可能誘使青光眼發作
- 漫長歲月,鳥類怎么搞丟了牙
- 牙膏牙刷品種多 怎么買有講究
- 遼闊海疆守安寧 艦艏行處是長城
- 去非洲旅行要警惕哪些“怪病”
- 許傳森:把“泡沫”做成“面包”
- 羊奶為何被稱為“奶中之王”
- 虛虛實實說魯班
- 為什么說 “一鴿勝九雞”
- 特斯拉發布最快電動跑車 未來也許會飛
- 電梯驚魂為何源源不斷?安全乘坐你需要知道這些
- 兩害相權取其輕
- 飛天航路越千年
- 模擬聯合國活動學習資料
- 當科學與藝術相遇
- 不緊跟前車可減少“幽靈堵車”
- 世界一流的民辦大學會是什么樣
- 楊軍: “開墾”太陽系外宜居星球
- 博觀約取 厚積薄發
- “美人魚”——儒艮
- 將“快樂教育” 融入車模教學之中
- 吃花膠補膠原蛋白嗎?真相是:還不如吃雞蛋!
- 為啥總覺得餓? 都是激素惹的禍
- 他走了,留給未來四千萬顆種子
- 掰響手指容易 掰清原因很難
- 黃士松:慧眼識風云
- 靠輸液預防腦卒中靠譜嗎?
- 細菌基因擴散將會帶來什么后果
- 經典的魅力:大數學家的混沌史話
- 為什么混血兒的相貌更好看?
- 想打噴嚏別忍著 傷了鼓膜劃不來
- 許映龍: 破譯臺風密碼
- 廉價藥去哪兒了 大數據或可出力
- 有種自戀叫過度自責
- 故宮里如何做研究
- 能不能吃“苦” 基因說了算
- 研究稱母海獅可憑視覺辨別其幼崽
- 助眠產品真能讓你睡個好覺?
- 太陽要變“冷美人”
- 多肽涂層技術突破細胞培養“瓶頸”
- 腿上的“小蚯蚓”
- 用micro:bit打造區塊鏈
- 你經常被負面情緒困擾嗎?
- 血壓高,準備10個問題去看病
- 獵豹為什么跑得快
- 糖炒栗子為什么要用黑砂?
- 這10種病都犯在一個“飽”字上!
- 克隆猴“姐妹”為多種疾病診療帶來希望
- 人體生物電與預防物理污染
- 北豆腐南豆腐和內酯豆腐哪種營養價值更高
- 南北半球冰火兩重天 地球到底怎么了?
- 那只會敬禮的猴子
- 山桃一枝報春來
- 點數鈔票或是心靈慰藉強心針
- 南仁東:“一口氣”領中國邁向星辰大海
- 陳慶:“土專家”的猿情
- 防治流腦切莫“重少輕老”
- 準確預報天氣還是件挺難的事
- 一顆鄰近恒星有4顆類似地球大小的行星
- 基因真的能決定性格嗎?
- 為什么要以地球標準去尋找地外生命
- 中醫治療血管性抑郁癥
- 呵護你的小心肝兒 別讓脂肪霸占
- “春捂”得法 可有效減少發病幾率
- 防治流行性感冒從日常做起
- 植物學家鐘揚:他給未來留下科學的種子
- “和合二仙”
- 四瓶礦泉水重量背起就走 “空調背心”投放市場
- 故宮“掌門人”談遺產如何重塑生活
- 海量支付 網聯平臺兜得住嗎
- 水,這東西……
精品推薦
- 臨夏州05月30日天氣:小雨轉中雨,風向:東北風,風力:<3級,氣溫:26/15℃
- 澳門05月30日天氣:多云,風向:無持續風向,風力:<3級,氣溫:33/28℃
- 木壘縣05月30日天氣:陰轉多云,風向:西北風,風力:3-4級,氣溫:17/9℃
- 鹽城市05月30日天氣:陰,風向:東北風,風力:<3級,氣溫:23/19℃
- 大豐市05月30日天氣:陰,風向:東北風,風力:<3級,氣溫:23/19℃
- 溫泉縣05月30日天氣:晴,風向:無持續風向,風力:<3級,氣溫:22/6℃
- 策勒縣05月30日天氣:陰,風向:無持續風向,風力:<3級,氣溫:26/13℃
- 城中區05月30日天氣:小雨轉中雨,風向:東風,風力:3-4級,氣溫:24/10℃
- 高雄市05月30日天氣:陰,風向:無持續風向,風力:<3級,氣溫:34/26℃
- 臺中市05月30日天氣:多云轉陰,風向:北風,風力:3-4級轉<3級,氣溫:33/24℃